STM32CubeMX FreeRTOS 互斥锁

chem4111

已于 2023-12-16 09:15:37 修改

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分类专栏： STM32CubeMX Freertos 文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

于 2023-12-15 23:05:19 首次发布

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一、CubeMX配置

时钟配置

LED板载小灯配置

串口一配置

freertos配置

生成工程

二、互斥锁（Mutex）

特点：
- 互斥锁是一种基本的同步原语，用于保护临界区，确保在同一时刻只有一个线程可以进入临界区。
- 当一个线程持有互斥锁时，其他线程在尝试获得同一互斥锁时会被阻塞，直到该锁被释放。
- 同一线程多次尝试获得相同的互斥锁会导致死锁。

FreeRTOSConfig.h文件通常位于Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/include目录下。

在FreeRTOSConfig.h文件中，确保configUSE_MUTEXES宏被设置为1，以启用互斥锁。

#define configUSE_MUTEXES      1

添加头文件

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "semphr.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

配置串口重定向，选好记得保存

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

#include <stdio.h>
int fputc(int ch,FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PTD */

创建句柄

/* USER CODE BEGIN PD */

// 定义一个互斥锁句柄
SemaphoreHandle_t xMutex;

/* USER CODE END PD */

创建互斥锁

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
    // 创建互斥锁
    xMutex = xSemaphoreCreateMutex();
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

任务一抢占互斥锁

/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
       // 尝试获取互斥锁
        if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY)) {
            printf("Task1 get ok\r\n");
            xSemaphoreGive(xMutex); // 释放互斥锁
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 任务延时
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

任务二抢占互斥锁

/* USER CODE END Header_StartTask02 */
void StartTask02(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask02 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      // 尝试获取互斥锁
        if (xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY)) {
           printf("Task2 get ok\r\n");
            xSemaphoreGive(xMutex); // 释放互斥锁
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 任务延时
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartTask02 */
}

运行效果同一时刻只有一个任务

三、递归互斥锁（Recursive Mutex）

特点：

递归互斥锁允许同一线程在持有锁的情况下多次获取该锁，而不会造成死锁。
每次获取锁都需要对应的释放，只有当所有获取和释放的操作平衡时，其他线程才能获得该锁。
允许嵌套，即同一线程在多层函数调用中可以多次获取相同的递归互斥锁。

FreeRTOSConfig.h文件通常位于Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/include目录下。

在FreeRTOSConfig.h文件中，确保configUSE_MUTEXES宏被设置为1，以启用互斥锁。

#define configUSE_MUTEXES      1

添加头文件

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "semphr.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

配置串口重定向，选好记得保存

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

#include <stdio.h>
int fputc(int ch,FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PTD */

创建句柄

/* USER CODE BEGIN PD */

// 定义一个递归互斥锁句柄
SemaphoreHandle_t xRecursiveMutex;

/* USER CODE END PD */

创建递归互斥锁

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
    // 创建递归互斥锁
    xRecursiveMutex = xSemaphoreCreateRecursiveMutex();
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

任务一抢占

/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
        // 尝试获取递归互斥锁
        if (xSemaphoreTakeRecursive(xRecursiveMutex, portMAX_DELAY)) {
            printf("Task1 get ok\r\n");
            xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex); // 释放递归互斥锁
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 任务延时
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

任务二抢占

/* USER CODE END Header_StartTask02 */
void StartTask02(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartTask02 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
        // 尝试获取递归互斥锁
        if (xSemaphoreTakeRecursive(xRecursiveMutex, portMAX_DELAY)) {
            printf("Task2 get ok\r\n");
            xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex); // 释放递归互斥锁
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 任务延时
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartTask02 */
}

递归调用： RecursiveTask(pvParameters) 语句表示调用当前函数，即递归调用。这是为了模拟同一线程在递归调用中多次获取和释放递归互斥锁。
xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex)： 在递归调用返回后，表示退出临界区并释放递归互斥锁。
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000))： 为了简化演示，这里使用了延时，模拟任务执行一段时间后再次尝试获取锁。
vTaskDelete(NULL)： 在任务执行结束时，调用 vTaskDelete(NULL) 表示删除当前任务。任务执行结束后，相应的资源将被释放。